Krystalizacja - Ważny Aspekt Przetwórstwa Tworzyw

15 września 2021
Termin krystalizacja kojarzy się nam zwykle z metalami, jednak również pewne tworzywa sztuczne mają zdolność do krystalizowania. Czym zatem jest krystalizacja? To proces podczas, którego z luźno rozmieszczonych w objętości uplastycznionego tworzywa makrocząsteczek zaczynają się tworzyć struktury krystaliczne zwane sferolitami. Struktury krystaliczne powstają wokół zarodków które samoczynnie powstają podczas ochładzania tworzywa lub wokół wszystkich zanieczyszczeń, ale i dodatków, które dodamy do przetwarzanego tworzywa podczas przetwórstwa. Przy czym na wstępie należy wspomnieć, że krystalizacji mogą podlegać tylko tworzywa z grupy częściowo krystalicznych.

Termin krystalizacja kojarzy się nam zwykle z metalami, jednak również pewne tworzywa sztuczne mają zdolność do krystalizowania.

Czym zatem jest krystalizacja? To proces podczas, którego z luźno rozmieszczonych w objętości uplastycznionego tworzywa makrocząsteczek zaczynają się tworzyć struktury krystaliczne zwane sferolitami. Struktury krystaliczne powstają wokół zarodków które samoczynnie powstają podczas ochładzania tworzywa lub wokół wszystkich zanieczyszczeń, ale i dodatków, które dodamy do przetwarzanego tworzywa podczas przetwórstwa. Przy czym na wstępie należy wspomnieć, że krystalizacji mogą podlegać tylko tworzywa z grupy częściowo krystalicznych.

Czym więcej ciał obcych (które nie są polimerem) będzie znajdowało się w stopionych ochładzanym polimerze tym szybciej rozpocznie się proces krystalizacji a tym samym szybciej się zakończy, co jest związane również ze skróceniem czasu cyklu. Czasami do niektórych tworzyw specjalnie dozuje się dodatki pronukleujące, których celem jest zwiększenie liczby zarodków (nukleantów).

Powyższe może mieć swoje konsekwencje w problemach przy przechodzeniu z jednego systemu barwiącego na drugi, nawet pomimo dozowania niewielkich ilości procentowych przedmieszek barwiących (masterbatch). Tym problemem może być zmiana skurczu przetwórczego, a tym samym zmiana wymiarów wypraski i możliwości wystąpienia ich deformacji, pomimo pracy na tym samym tworzywie. Jest to związane właśnie z procesem tworzenia się struktury krystalicznej. Faza krystaliczna posiada znacznie większe oddziaływania międzycząsteczkowe co powoduje silne zbliżenie się makrocząsteczek do siebie.

Więcej fazy krystalicznej (wyższy stopień krystaliczności) powoduje zmniejszenie objętości wypraski i większy skurcz przetwórczy, co wpłynie na wymiary wypraski, sztywność, odporność na ścieranie, gęstość i masę wypraski, ale również może przyczynić się do większych zapadów jeśli nie zastosujemy odpowiednio długiego czasu docisku i ciśnienia docisku lub forma wtryskowa będzie miała zbyt małą przewężkę zasilającą gniazdo formy w tworzywo nie tylko podczas jej wypełniania ale również podczas fazy docisku.

To właśnie ze względu na duży skurcz objętościowy (wynoszący nawet ponad 25%) proces wtryskiwania musi być dwuetapowy i wymaga zastosowania po wypełnieniu objętościowym gniazda fazy docisku, czyli uzupełniania tworzywa w wewnętrznej części wypraski gdzie ochładzane tworzywo się kurczy na skutek krystalizacji, ale i zmiany temperatury.

Jak widać krystalizacja jest trochę tajemniczym procesem dlatego, że zachodzi w formie czego nie widzimy, ale widzimy efekt jej działania w postaci zmiany wymiarów, występowania ewentualnych zapadów, deformacji. Zawsze kiedy mamy do czynienia z przetwórstwem tworzywa częściowo – krystalicznego (może poza polietylenem PE) koniecznie musimy zastanowić czy stworzyliśmy odpowiednie warunki do tego aby proces krystalizacji mógł zaistnieć. Są tworzywa, które są bardzo wrażliwe na warunki krystalizacji, których najważniejszym jest temperatura formy i czas chłodzenia. Zatem jeśli produkujesz wypraski z tworzyw technicznych (konstrukcyjnych) zawsze pamiętaj, że te parametry są kluczowe dla uzyskania odpowiedniej sztywności produkowanych wyprasek.

To od przetwórcy zależy czy większość tworzyw krystalicznych podczas przetwórstwa wytworzy fazę krystaliczną czy zachowa fazę amorficzną fazy stopionej, niestety kosztem właściwości fizycznych wyprasek. .

 

Autor: Eksperci GA
Źródło: grupaazoty.com